Имуно-PET в NHP модели за развитие на антитела

Терапевтиката, основана на-антитела, сега включва конвенционални моноклонални антитела (mAbs), биспецифични антитела, конюгати на-лекарства с антитела (ADC) и други инженерни биологични продукти. Тъй като молекулярните формати стават все по-сложни, знанието къде пътува антитялото след прилагане и дали достига до планираната биологична цел, се превърна в повтарящ се въпрос в предклиничното разработване на лекарства.

Конвенционалните фармакокинетични (PK) изследвания измерват концентрациите на антитела в плазмата или серума. Тези измервания описват системната експозиция, клирънса и полу-живота, но дават ограничена информация за това как антитялото се разпределя в тъканите.

Имунно-позитронно-емисионната томография (Immuno-PET) се справя с част от тази празнина. Чрез радиомаркиране на антитяло или насочена сонда, получена от-антитяло, PET може да визуализира и количествено да определи разпределението му в тялото в множество времеви точки. Когато маркерът запазва свойствата на-свързване към целта, данните за изображения могат да опишат достъпността на тъканите, свързаното с целта-поглъщане и връзката между системната експозиция и тъканното разпределение.

При не-човекоподобните примати (NHP) Immuno-PET е много-подходящ, тъй катомолекулярно изобразяванеможе да се комбинира с плазмени PK, анатомични изображения, тъканни биомаркери и фармакодинамични крайни точки в рамките на едно транслационно изследване.

Въпросът е не само къде отива антитялото, но дали достига до желаната тъкан, ангажира съответната цел и произвежда разпределение, съответстващо на предвидената фармакология.

Плазмената PK остава основен компонент на разработването на биологични продукти. Параметри като Cmax, AUC, клирънс и-живот на полуживот описват системната експозиция и поддържат избора на дозата и моделирането на-отговора на експозицията.

Въпреки това, системната експозиция не предсказва непременно експозицията на тъканите.

Едно антитяло може да остане в обращение за продължителен период от време, като същевременно показва много различни профили на усвояване в различните органи. Целевата експресия, съдовата пропускливост, тъканната архитектура, Fc рецепторните взаимодействия, антиген-медиираната интернализация и неспецифичното поглъщане могат да оформят тъканното разпределение.

Това създава разлика междусистемна ПКифармакология-на тъканно ниво.

За терапия с антитела няколко въпроса често остават отворени след конвенционален ФК анализ:

• Достига ли антитялото до целевата тъкан?
• Молекулярната мишена достъпна ли е за антитялото in vivo?
• Прицелната експресия варира ли между тъканите или лезиите?
• Усвояването предимно целево-медиирано ли е или неспецифично?
• Високата целева експресия в нормалните тъкани влияе ли върху разпределението?
• Как се променя усвояването на тъканите с времето?

Вземането на проби от терминална тъкан отговаря на някои от тях, но обикновено в няколко избрани времеви точки и в ограничен набор от тъкани. Immuno-PET добавя надлъжна, не-инвазивна перспектива, като проследява как радиомаркирано антитяло или насочваща сонда се разпределят във времето.

Разликата е най-важна за биологичните продукти с дълги времена на циркулация и сложни модели на тъканно разпределение.

Immuno{0}}PET съчетава свойствата за молекулярно разпознаване на антителата с чувствителността и количествените възможности на позитронно-емисионната томография.

В типично изследване моноклонално антитяло или получена от-антитяло сонда се маркира с позитрон-излъчващ радионуклид. За непокътнати антитела, по-дълготрайни радионуклиди като цирконий-89 (⁸⁹Zr) се използват често, тъй като техният физически -живот на полуразпад съответства на относително бавното разпределение и кинетиката на изчистване на IgG молекулите.

^89Zrима физически-живот на полуразпад от приблизително 3,3 дни, което поддържа изображения в продължение на няколко дни след прилагане. Това го прави полезен за изследвания на забавено тъканно разпределение, въпреки че оптималният радионуклид зависи от молекулярния формат, биологичната кинетика, химията на етикетирането и целта на изследването. Рецензията на Carmon и Azhdarinia от 2018 г. отбелязва това⁸⁹Zr е често използван радионуклид за изобразяване на антитела, тъй като неговият -живот на полуразпад позволява забавено изобразяване и оценка на биоразпределението на антителата в разширен прозорец.

Типичният работен процес на Immuno-PET включва:

Избор на антитела → Радиомаркиране → Администриране → Серийно PET изобразяване → Анатомична съ-регистрация → Количествен анализ → Биоразпределение и интерпретация на-включване на целта

Отчитането на образа може да включва регионална концентрация на активност, SUV, съотношения -към-фон, време-криви на активност и други количествени параметри. По-напредналите анализи могат да включват кинетично моделиране или сравнения с плазмени PK и ex vivo тъканни измервания.

PET сигналът не е същият като концентрацията на непокътнато терапевтично антитяло в тъканта. Метаболизмът на радиоактивно маркиране, неспецифичното поглъщане, активността на кръвния -пул, стабилността на маркера и всички разлики между сондата за изображения и терапевтичната молекула трябва да бъдат отчетени.

Практическо предимство на Imuno-PET е, че прави анализа по-простбиоразпределение-в цялото тяло.

За таргетните антитела тъканното поемане може да отразява няколко припокриващи се процеса:

Системно кръвообращение → Доставяне на тъкани → Достъпност до целта → Свързване на антитяло → Интернализация или задържане → Изчистване

Висок PET сигнал в целева тъкан може да показва благоприятно доставяне, но сам по себе си не доказва фармакологично ангажиране на целта.

За подобряване на тълкуването данните от Immuno-PET могат да се комбинират с независими измервания като експресия на рецептори, тъканни биомаркери, имунохистохимия, ex vivo биоразпределение или анализи за заетост на рецептори.

Програмите на ADC разчитат по-специално на това наслояване на доказателства. ADC зависи от системната експозиция, достъпността на целевия антиген, свързването на антитялото, интернализацията, вътреклетъчния трафик и последващото освобождаване на полезния товар.

Прегледът на Carmon и Azhdarinia от 2018 г. описва как⁸⁹Zr-imuno-PET се използва за оценка на биоразпределението в цялото- тяло, фармакокинетиката и насочването на антитела и ADC към тумора. Той също така повишава възможността за използване на молекулярно изобразяване за характеризиране на целевата хетерогенност и подкрепа на стратегии за-подбор на пациенти.

Immuno-PET се разглежда най-добре катоподход за функционално изобразяване, който се съчетава с молекулярни и хистологични измервания, а не самостоятелен заместител за тях.

Какво добавя Immuno-PET зависи от технологията за изображения и от използвания биологичен модел.

Предлагат проучвания на NHPполезна транслационна настройка за биоразпределение на антителазащото поддържат серийно изобразяване заедно с конвенционалната фармакология, анализ на биомаркери и, когато е научно обосновано, вземане на тъканни проби.

NHP също така позволяват протоколи за изображения, по-близки до мащаба и работния процес на клиничните PET изследвания, отколкото повечето по-малки-животински модели. По-големият размер на тялото осигурява достатъчно анатомично разделение за изобразяване на -ниво органи, а надлъжното изобразяване позволява на всяко животно да служи като своя собствена референция в множество времеви точки.

Уместността на модела NHP все още трябва да бъде оценена за всеки-случай-за всеки отделен случай. Между-видовите разлики в таргетната експресия, разпознаването на епитопа, Fc рецепторните взаимодействия и фармакологията на антителата могат да повлияят на това как се интерпретират данните от Immuno-PET.

Поради тази причина кръстосаната -реактивност и характеристиките на свързване на целта трябва да бъдат потвърдени в избрания вид NHP, преди да се използва моделът за количествено специфично за целта-изобразяване.

Биологично релевантен NHP модел не е просто този, в който антитялото може да бъде открито. Това е такова, при което изследваното молекулярно взаимодействие е достатъчно сравнимо с планирания клиничен механизъм.

Серийното PET изобразяване може да картографира относителното разпределение на радиомаркирано антитяло в основните органи и тъкани, допълвайки плазмените PK и конвенционалните ex vivo проучвания за биоразпределение.

Получените данни могат да помогнат за разграничаване на очакваното физиологично разпределение от необичайно натрупване и да идентифицират тъкани, които изискват допълнително изследване.

За целе{0}}специфични антитела, изобразяването може да покаже дали целта е достъпна in vivo.

Това се различава от показването на целева експресия в тъканна проба. Имунохистохимията и подобни ex vivo анализи потвърждават наличието, докато Immuno-PET добавя in vivo достъпност и натрупване на антитела.

Целевата експресия може да варира в различните тъкани, лезии или стадии на заболяването.

Това има най-голямо значение в онкологията, където една биопсия не винаги представлява целева експресия в лезиите. Изобразяването на цялото -тяло може да картографира целевото разпределение в лезиите по начини, по които една тъканна проба не може.

Различни антитела, насочени към една и съща мишена, могат да имат различен афинитет, разпознаване на епитоп, характеристики на интернализация или тъканно разпределение.

Imuno-PET може да бъде включен в стратегии за-селекция на кандидати чрез сравняване на поглъщането на тъканите и свързаното с целта-разпределение, преди да придвижите молекулата към по-ресурс{3}}етапи на развитие.

СвързванеImmuno-PET към по-широката PK/PD рамка за изображениявъпроси за преводачески разсъждения.

Както е обсъдено в свързаната статия Образна-ФК/ФД оценка при не-човекоподобни примати, конвенционалната плазмена ФК описва системната експозиция, докато образната диагностика добавя пространствена и надлъжна информация за тъканното разпределение.

За развитието на антитела тази връзка може да бъде разширена:

Плазмен PK → Тъканно биоразпределение → Достъпност до целта → Ангажиране на целта → Фармакодинамичен отговор

Всяка стъпка отговаря на различен въпрос.Плазмената PK описва колко антитела присъстват в кръвообращението.PK изображения показва къде се разпределя белязаното антитяло и как това разпределение се променя с времето.

Специфичният-Immuno{1}}PET може да предостави доказателства за свързано с целта-усвояване, когато индикаторът и експерименталният дизайн подкрепят такова тълкуване.

След това фармакодинамичните измервания определят дали целевото взаимодействие се превръща в измерим биологичен отговор.

Тази интегрирана рамка е най-полезна за биологични продукти, чиято терапевтична активност зависи от тъканното проникване или достъпността на молекулярната цел.

Immuno-PET е мощна методология, но трябва да се вземат предвид няколко технически фактора при проектирането и тълкуването на изследванията.

Радиомаркирането може да промени биологичното поведение на антитялото. Маркираният индикатор трябва да се характеризира за имунореактивност, афинитет, стабилност и други подходящи свойства преди употреба.

За програмите за ADC допълнително съображение е, че антитялото за изобразяване и терапевтичният ADC не са непременно идентични молекули. Конюгирането на полезен товар може да промени молекулярните свойства, включително фармакокинетиката и стабилността.

Следователно, биоразпределението на радиомаркирано голо антитяло не трябва автоматично да се приема за идентично с биоразпределението на съответния ADC.

Това ограничение е документирано в литературата за Immuno-PET (напр. Carmon and Azhdarinia, 2018) и заслужава внимание, когато резултатите от образната диагностика се превръщат в терапевтични заключения.

Високата целева експресия в нормалните тъкани може значително да повлияе на разпределението и клирънса на антителата.

Целевото-медиирано разпределение на лекарството (TMDD) описва този модел: тъканно-специфично поемане, което се различава от неспецифичното разпределение. Образната диагностика може да покаже модела, но количествената интерпретация изисква подходящ фармакологичен контекст.

Тъй като антителата циркулират за продължителни периоди, васкуларната активност може да доминира в PET сигнала в ранните времеви точки за образна диагностика.

Това е една от причините надлъжното изобразяване и подходящата анатомична сегментация да са важни при тълкуване на поемането на тъкан.

SUV и съотношенията тъкан-към-фон са полезни количествени мерки, но те не осигуряват непременно пълно описание на кинетиката на антитялото.

В зависимост от изследователския въпрос кривите на време-активността, кинетичното моделиране, функциите за въвеждане на плазма и валидирането ex vivo може да предоставят допълнителна информация.

Подходящият количествен метод трябва да бъде избран според това дали основната цел е биоразпределение, тъканна кинетика, таргетно свързване или фармакодинамична оценка.

Immuno-PET добавя повече, когато се интерпретира заедно с други крайни точки на транслацията.

Например:

ПЕТ{0}}КТможе да комбинира молекулярен сигнал с анатомична локализация.

ЯМРможе да добави анатомична информация за-меките тъкани и висока{1}}резолюция, особено заИзследвания на ЦНС.

Плазмен ПКосигурява измервания на системна експозиция.

Биомаркери и патологияпредлагат независими доказателства за биологична активност или тъканни ефекти.

Функционални крайни точкипоказват дали ангажирането на молекулярната цел се превръща в измерим фармакологичен отговор.

Транслационната изследователска инфраструктура на Prisys включва PET-CT, MRI, CT, DSA и други клинични-еквивалентни образни методи, поддържащи мултимодални изображения в рамките на NHP проучвания.

По-широката платформа също поддържаNHP фармакология, ФК/ФД оценка, изследване на биомаркери и проучвания за-включване на целта, така че данните от молекулярно изображение да могат да се тълкуват в рамките на по-широка предклинична изследователска рамка.

Този интегриран подход има най-голямо значение, когато въпросът за развитието се простира отвъд обикновеното биоразпределение:

Антитялото достига ли желаната тъкан, взаимодейства ли с целта си и произвежда ли очаквания биологичен отговор?

Imuno{0}}PET може да бъде включен в различни етапи от разработването на биологични продукти. По време на ранен подбор на кандидати той може да сравнява антителата по отношение на разпределението в тъканите и свързаното-поглъщане.По време на предклиничната фармакология, той може да допълни плазмения PK и тъканния анализ за изследване на експозицията на съответните места.

За програмите за ADC може да информира целевата достъпност и-разпределението на цялото тяло по начини, които допълват проучванията за ефикасност и безопасност.

За онкологичните програми изобразяването-на цялото тяло може да характеризира хетерогенната целева експресия в лезиите и да подпомогне разработването на образни биомаркери.

Клиничните доклади сочат също така ролята на Immuno-PET при подбора на пациенти и-диагностичното развитие на придружител, въпреки че преводът от предклиничен образен маркер към клинична диагностика изисква отделно валидиране. Проучването ZEPHIR е добре-известен пример:⁸⁹Изобразяването на Zr-трастузумаб е изследвано във връзка с отговора на лечението при HER2-положителен рак на гърдата.

За предклиничните NHP програми непосредствената стойност обикновено е по-конкретно разбиране на биоразпределението на антителата, достъпността на целта и връзките между експозиция-отговор преди клиничния превод.

Стойността на Immuno-PET в изследванията на NHP не е само способността да се визуализира антитяло.

Неговата научна стойност се състои в свързването на системната експозиция с пространственото разпределение и достъпността на молекулярната цел.

Конвенционалната плазмена ФК остава от съществено значение за разбирането на системната експозиция. Тъканният анализ ex vivo предоставя подробна информация на избрани анатомични места. Imuno-PET добавя надлъжно измерение на изображения на цялото-тяло, което може да покаже къде се натрупва радиомаркирано антитяло и как това разпределение се променя с времето.

Комбиниран с тестове за целева-експресия, тъканни биомаркери, патология и фармакодинамични крайни точки, Immuno-PET допринася за по-интегриран поглед върху фармакологията на антителата.

Следователно за NHP изследвания на моноклонални антитела, биспецифични антитела и ADC полезна рамка е:

Експозиция → Биоразпределение → Достъпност на целта → Ангажиране на целта → Биологичен отговор

Тази рамка свързва концепциите за молекулярно изобразяване, обсъждани в по-широката серия Prisys, от PET биоразпределение и образна{0}}базирана PK/PD до количествено ангажиране на целта и транслационно молекулярно изобразяване.

Целта не е да се замени конвенционалния ФК или тъканен анализ, а да се добави пространствена и надлъжна информация, която тези методи не могат да осигурят сами.

Carmon KS, Azhdarinia A. Приложение на имуно-PET в разработването на конюгат на антитяло-лекарство.Mol Imaging. 2018;17:1536012118801223. doi:10.1177/1536012118801223

Свържете се с Prisys Biotech